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Lochscheibe bzw. Lochband für Fernsehapparate, bei der sich die Abtastöffnungen
in Richtung ihrer Bewegung teilweise überdecken Als gebräuchlichste Bildzusammensetzvorrichtung
für Fernsehapparate dient die Nipkowscheibe. Diese trägt spiralig angeordnete Blendenlöcher,
derart, daß sie nacheinander, im allgemeinen bei einer Umdrehung, die Fläche der
vom Bildstrom gesteuerten Lichtquelle abtasten. An Stelle der rotierenden Scheibe
kann auch ein über Rollen geführtes endloses Band benutzt werden; der Einfachheit
halber wird hier nur von der Scheibe gesprochen. Im einfachsten Falle bestehen die
Löcher aus Kreisen, wobei der Abstand von der Achse zweier benachbarter Löcher gewöhnlich
um ihren Durchmesser verschieden ist. Um eine gleichmäßigere Helligkeitsverteilung
zu erhalten, macht man die Löcher auch quadratisch und ordnet sie so an, daß zwei
Kanten parallel zu einem durch ihren Mittelpunkt gezogenen Radius liegen. Hierbei
ist Voraussetzung, daß die Steigung der Spirale, auf der die Löcher liegen, von
einem Loch bis zum benachbarten genau gleich ihrer Kantenlänge ist. Ist diese Bedingung
nicht genau erfüllt, so treten bei der Abtastung im Bild helle oder dunkle Streifen
auf, je nachdem, ob die Steigung der Spirale zu klein oder zu groß ist. Da das Auge
in dieser Beziehung sehr empfindlich ist und schon Streifen von etwa 171.o mm Breite
wahrnimmt, so besteht natürlich eine Schwierigkeit darin, solche Lochscheiben genügend
genau herzustellen.
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Es ist bereits versucht worden, diese störenden Erscheinungen dadurch
zu beseitigen, daß sich die Löcher teilweise überdecken. Zweck vorliegender Erfindung
ist es, diese überdeckung so auszuführen, daß auch im Gebiet dieser Überdeckung
dieselbe Helligkeit herrscht, wie in den Gebieten, die nur von einem Loch abgetastet
werden, und zwar bei einer Formgebung der Löcher, die deren genaue und wirtschaftliche
Herstellbarkeit sicherstellt. In letzterer Beziehung ist die Verwendung kreisrunder
Löcher am zweckmäßigsten, weil sich die hierfür benötigten Werkzeuge, wie Stempel
und Matrize, sehr leicht mit der erforderlichen Genauigkeit herstellen lassen. Ordnet
man diese kreisrunden Löcher auf einer Spirale so an, daß die Steigung der Spirale
von Loch zu Loch gleich einem Lochdurchmesser ist, so ergibt eine einfache Überlegung,
daß eine gleichmäßig helle Fläche, welche durch die Löcher einer derart ausgeführten
Nipkowscheibe betrachtet wird, in der Mitte der von den einzelnen Löchern gezogenen
Zeilen das Maximum der Helligkeit in Erscheinung tritt, während an der Zeilengrenze
die Helligkeit gleich \?ull ist. Dieser Fehler kann bis zu einem gewissen
Grad
dadurch ausgeglichen werden, daß man die Löcher größer macht als das Maß der Steigung
der Spirale *von einem zum nächsten Loch.
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Auf beiliegender Zeichnung sind in Abb. i zwei solche Löcher i und
2 dicht nebeneinander gerückt dargestellt. Mit 3 und d sind die Bewegungsbahnen
der "Zentren dieser Löcher bezeichnet. Zwischen den Bewegungsbahnen 5 und 6 überdecken
sich die aufeinanderfolgenden Löcher. In der Bewegungsbahn 7, die bei der Abtastung
eines Bildes die ideale Zeilengrenze darstellen würde, sind die Sehnen der beiden
Löcher gleich dem Radius der Löcher. Eine einfache Überlegung ergibt, daß bei schnell
rotierender Scheibe auf den Bewegungsbahnen 3, .4. und 7 gleiche Helligkeit erzeugt
wird. Die Abb. i a, in welcher die Abstände der einzelnen Punkte der Kurve 9 von
der Grundlinie 8 den Helligkeitswerten auf den verschiedenen Bewegungsbahnen entsprechen,
zeigt aber, daß auf den Bewegungsbahnen 5, 6, also an den beiden Grenzen der Überdeckung,
eine verminderte Helligkeit in Erscheinung tritt. Zwar beträgt diese Verminderung
nur ungefähr 30°;o der Gesamthelligkeit, also eine Differenz, die das Auge bei allmählichem
Übergang nicht wahrnimmt; da ein solcher allmählicher Übergang aber nicht eintritt,
die Helligkeitskurve hier vielmehr steil abfällt, so werden trotz der Überdeckung
Streifen im Bildfeld wahrnehmbar sein.
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Nach vorliegender Erfindung soll die Formgebung der Abtastöffnungen
im allgemeinen und insbesondere in dem Teil ihrer Fläche, in «welchem sie sich überdecken,
so gewählt werden, daß in allen Zonen gleiche Helligkeit bei Abtastung einer weißen
Fläche wahrgenommen wird.
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Zwei Löcher, welche diese Forderung erfüllen, sind in Abb. a dargestellt.
Die Form der Löcher ist rhombisch. Der Einfachheit halber sei zunächst angenommen,
daß alle Punkte der Löcher sich auf geradlinigen Bahnen bewegen, wie dies beispielsweise
bei einem über Rollen geführten, endlosen Lochband der Fall ist. Die Löcher sind
wiederum finit i und 2 bezeichnet. Die Lochkanten 3 und 4 sowie 5 und 6 sind einander
parallel. Die über die Löcher hinführend gezeichneten parallelen Linien stellen
Bewegungsbahnen einzelner Zonen des Lochpaares dar. Hiervon sind besonders bezeichnet
die Bewegungsbahnen;, 8, 9 und io, innerhalb welcher sich die Zonen der Löcher bewegen,
die sich aufeinanderfolgend überdecken. Es ist ohne weiteres ersichtlich. daß innerhalb
derBewegungsbahnen, welche nur von den parallelen Kanten 3. .4. 5 und 6 geschnitten
werden, alle Lichtpunkte einer hinter der Scheibe liegenden Lichtquelle, beispielsweise
der Leuchtfläche einer Glimmlampe, von den vorbeigeführten Löchern um genau gleiche
"Zeitabschnitte der Betrachtung freigegeben «-erden, aber auch innerhalb der Zonen,
welche von den Bewegungsbahnen 7, 8, c) und io umschlossen sind, die also auch von
den Kanten i i und 12 bestrichen werden, werden alle Lichtpunkte der Leuchtfläche
während gleicher Zeitabschnitte sichtbar sein. Auf der Bewegungsbahn 7 ist nämlich
der Abschnitt 7' im Loch i gleich einer vollen Lochbreite, der Abschnitt 7" im Loch
ist gleich Null. Der Abschnitt 8' im Loch i ist gleich einer Lochbreite, der Abschnitt
8" im Loch 2 ist gleich i!.. einer Lochbreite. Der Abschnitt 9' im Loch i ist gleich
% einer Lochbreite und der Abschnitt g" im Loch :2 gleich ='., einer Lochbreite.
io' im Loch i ist wieder o und io" im Loch 2 gleich einer vollen Lochbreite. Die
in den übrigen Zonen von den Löchern freigegebenen Abschnitte der Bewegungsbahnen
sind sämtlich gleich lang.
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Da somit in allen Zonen von den einzelnen Löchern freigegebene Lichtpunkte
während gleicher Zeitabschnitte aufleuchten, und da die Summe der Zeitabschnitte,
in welchen Lichtpunkte in der Überdecküngszone aufleuchten, ebenfalls gleich sind,
so wird der Lichteindruck für das Auge in allen Zonen gleich sein, da dieser von
der Intensität der leuchtenden Punkte und von der Zeit abhängig ist, während welcher
die Punkte leuchten.
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Auf Grund dieser Überlegung wird nach vorliegender Erfindung die Bedingung
aufgestellt, daß die Maße der einzelnen Löcher und die Summe der Abmessungen der
in der Bewegungsrichtung hintereinanderliegenden Teile der sich überschneidenden
Löcher in allen Zonen gleich sein sollen.
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Im Hinblick auf die leichte und genaue Herstellung der Werkzeuge für
das Ausstanzen der Löcher werden Lochformen bevorzugt, die regelmäßige '\Tiereclze
oder Sechsecke sind.
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In den Abb.3 und .I sind quadratische Löcher dargestellt. In Abb.
3 sind die Kanten der Löcher um etwa 2o° gegen die Bewegungsbahnen verschwenkt.
In Abb... fallen die Diagonalen der Löcher in die Bewegungsrichtung. Bei diesen
beiden Abbildungen erübrigt sich ein Eingehen auf Einzelheiten; es ist ohne weiteres
ersichtlich. daß die oben aufgestellte Bedingung erfüllt wird. Aber auch nach Abb.
5, wenn nämlich die Quadrate zwar um gleiche Winkelbeträge, aber entgegengesetzt
verschwenkt werden, wird obige Bedingung erfüllt.
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In allen bis jetzt beschriebenen Fällen sind die Abschnitte der aufeinanderfolgenden
Löcher in der Über deckungszone kongruente Dreiecke, deren Winkel und Seitenlängen
also
gleich sind, die aber auch spiegelverkehrt zueinander gestellt
sein können.
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In Abb. 6 ist ein Paar von Löchern gleichseitig sechseckiger Form
dargestellt. Es ist ohne weiteres zu ersehen, daß hier derselbe Fall vorliegt wie
in Abb. -2, nur sind die einander ergänzenden Dreiecke zweier Löcher in der Überdeckungszone
nicht ungleichseitige, sondern gleichseitige Dreiecke, die in der Überdeckungszone
von zwei geradlinigen Lochkanten begrenzt werden.
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In den Abb. ;, 8, c,, io, i i und 12 sind Lochpaare dargestellt, die
ebenfalls die Hauptbedingung der gleichen Leuchtzeiten aller Punkte der hinter der
Scheibe aufgestellten Lichtquelle erfüllen. Das ist dadurch erreicht, daß die Krümmungen
der die Löcher begrenzenden Kurven gleichmäßig und gleichgerichtet sind, nicht wie
bei den kreisförmigen Löchern, bei denen die einander überschneidenden Kreisabschnitte
zwar gleichmäßig, aber nicht gleichgerichtet sind.
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Bei allein bisher Gesagten ist, wie schon einmal bemerkt, angenommen,
daß sich alle Kantenpunkte der Löcher mit gleicher Geschwindigkeit bewegen. Dieser
ideale Fall trifft bei einer rotierenden Scheibe mit Löchern in verschiedenen Achsenabständen
nicht zu. Hier bewegen sich die auf kleineren Radien liegenden Löcher langsamer
als die auf größeren Radien liegenden Löcher. Dementsprechend inüßten auch die Maße
der Löcher sich nach dem Zentrum der Scheibe hin verjüngen. Das setzt aber voraus,
daß man für jedes Loch der Scheibe einen anderen Stempel und eine andere Matrize
benutzt. In der Praxis wird man das nicht tun. Man -wird vielmehr alle Löcher mit
demselben Stempel und derselben Matrize herstellen, die sich entsprechend der Drehung
der Scheibe nach der Achse der einer Teilmaschine ähnlich gebauten Stanzvorrichtung
bewegen. Diese Vergröberung ist unbedenklich, weil man den radialen Abstand der
äußersten zur Abtastung eines Bildes benutzten Löcher relativ klein im Verhältnis
zum Radius der ganzen Scheibe machen kann und weil die Helligkeitszunahme von dem
Rande nach der Mitte hin, die aus der langsameren Bewegung der inneren Löcher resultiert,
eine so allmähliche ist, daß sie vom Auge, welches nur relative Helligkeitswerte
abschätzen kann, nicht wahrgenommen wird, im Gegensatz zu den wahrnehmbaren Helligkeitsdifferenzen,
welche eingangs bei dem Fall der Verwendung runder Löcher erwähnt sind.
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Praktisch wird man von der Verwendung von Abtastöffnungen mit krummlinigen
Kanten Abstand nehmen und von den geradlinig begrenzten Abtastöffnungen die symmetrischen
Figuren, also Quadrate und gleichseitige Sechsecke, bevorzugen, weil sich die Werkzeuge
für diese Abtastöffnungen am leichtesten herstellen lassen.